JP3217175U - Torque-detectable boost bicycle chainwheel assembly - Google Patents
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Abstract
【課題】トルク検出可能なブースト自転車用チェーンホイールアセンブリを提供する。【解決手段】伝導チェーン３と噛合可能な駆動ギアのリングギア１と、ペダルを装着可能なクランクアセンブリ２とを備え、クランクアセンブリ２はクランク２１を含み、クランク２１の一端は連結端であり、他端は取付端であり、クランク２１の連結端にはペダルに連結可能な連結孔が設けられ、クランク２１の取付端には自転車の中心軸４に連結可能な取付孔が設けられ、クランク２１の取付端にはさらに一体構成の複数のスポーク２２が設けられ、スポーク２２の外端とリングギア１の内側が着脱可能に連結され、スポーク２２内側にスポーク２２の変形を感知可能な変形センサ２３が配置され、人力で乗用する時に、スポーク２２が変形し、このとき変形センサ２３はスポーク２２の変形量に対応する電気信号を出力できる。人力乗用時の出力トルクを正確に検出でき、電動ブーストの出力トルクを人力の出力トルクに合わせ、乗用時の急激な速度変化を回避する。【選択図】図２A chain wheel assembly for a boost bicycle capable of detecting torque is provided. A drive gear ring gear 1 capable of meshing with a transmission chain 3 and a crank assembly 2 to which a pedal can be attached are provided. The crank assembly 2 includes a crank 21, and one end of the crank 21 is a connecting end. The other end is an attachment end. A connection hole that can be connected to a pedal is provided at the connection end of the crank 21, and an attachment hole that can be connected to the central shaft 4 of the bicycle is provided at the attachment end of the crank 21. Further, a plurality of spokes 22 having an integral structure are provided at the mounting end of the ring 22, the outer end of the spoke 22 and the inner side of the ring gear 1 are detachably connected, and a deformation sensor 23 capable of sensing the deformation of the spoke 22 inside the spoke 22. Is disposed, and the spoke 22 is deformed when riding by human power. At this time, the deformation sensor 23 can output an electric signal corresponding to the deformation amount of the spoke 22. The output torque when riding by manpower can be accurately detected, and the output torque of the electric boost is matched with the output torque of manpower to avoid sudden speed changes during riding. [Selection] Figure 2
Description
本考案は電動ブースト自転車の技術分野に関し、特にトルク検出可能なブースト自転車用チェーンホイールアセンブリに関し、それはブースト自転車が乗用時の出力トルクを正確に感知することができる。 The present invention relates to the technical field of electric boost bicycles, and more particularly to a boost bicycle chain wheel assembly capable of detecting torque, which allows the boost bicycle to accurately sense the output torque when riding.
現在、バッテリとハブモータを備えた電動自転車は、省力、便利の原因により国で普及しているが、従来の電動自転車には以下の問題が存在する。電動自転車にはペダルが保留されて、乗用者が人力で乗用するのに備えるが、動力源であるペダルとハブモータとは別々に制御することが可能であるため、すなわち、乗用者は車両のハンドルに設けられた電気ドアを介してハブモータの回転速度を直接制御することができ、電力により車両を完全に駆動することができる。このように、電動乗車状態では、乗用者が電気ゲートの大きさをうまく制御することができず、電気的な補助駆動と足踏み駆動がうまく配合できないため、電動専用走行モードしか使用できないとともに、足踏み駆動が、バッテリが消耗したときのみに使用されるようになる。該運転スタイルは迅速で、省力という利点があるが、スピードを上げやすく、結果的に不安全問題を引き起こすことがある。また、一部の人力で乗用して運動する人の要求を満たすこともできない。換言すれば、従来の電動自転車は人力ベースの電動ブーストの効果を達成することが困難である。 Currently, electric bicycles equipped with a battery and a hub motor are widely used in the country due to labor saving and convenience. However, the conventional electric bicycles have the following problems. Electric bicycles have pedals reserved for passengers to ride with human power, but the power source pedal and hub motor can be controlled separately, i.e. The rotational speed of the hub motor can be directly controlled through the electric door provided on the vehicle, and the vehicle can be completely driven by electric power. In this way, in the electric riding state, the passenger cannot control the size of the electric gate well, and the electric auxiliary drive and the stepping drive cannot be combined well. The drive will only be used when the battery is depleted. The driving style is quick and has the advantage of saving labor, but it is easy to increase the speed and may result in unsafe problems. In addition, it cannot meet the demands of people who exercise with some human power. In other words, it is difficult for a conventional electric bicycle to achieve the effect of an electric boost based on human power.
この目的のために、人々は電動ブースト自転車を考案したが、電動ブースト自転車の基本構造および作動原理は電動自転車と同様であり、それもバッテリによってハブモータを駆動して、それで自転車を駆動したのであり、しかし、そのハブモータの速度制御は対応のセンサに感応された信号によって制御するので、制御器がセンサから出力したペダルの速度、トルク、または車両の状態などの信号を受信すると、自動的にハブモータの動作と出力トルクを制御することができる。すなわち、運転者は自転車に乗ることなく純粋な電気駆動を達成することができず、電気駆動装置は補助駆動装置にしか使用できないので、車両の走行速度を効果的に制限し、省力化の目的を同時に達成することができる。 For this purpose, people devised an electric boost bicycle, but the basic structure and operating principle of the electric boost bicycle was the same as that of the electric bicycle, which also driven the hub motor by the battery and driven the bicycle with it. However, since the speed control of the hub motor is controlled by a signal responsive to the corresponding sensor, when the controller receives a signal output from the sensor, such as a pedal speed, torque, or a vehicle state, the hub motor is automatically controlled. And the output torque can be controlled. In other words, the driver cannot achieve pure electric drive without riding a bicycle, and the electric drive device can only be used as an auxiliary drive device. Therefore, the driving speed of the vehicle can be effectively limited to save labor. Can be achieved at the same time.
例えば、中国特許文献に開示された“電動ブースト自転車の制御方法及びシステム”、開示番号ＣＮ１０６８２８７５８Ａ、該方法によると速度センサを用いて電動ブースト自転車の移動速度を感知し、レベルゲージを用いて電動自転車の走行状態を感知し、 電動自転車が乗用されるとき、その走行速度がゼロより大きく、このとき電動ブースト自転車の走行状態が水平であれば、単純に人間がペダルに作用したトルクにより電動自転車を駆動し、そして車両の水平走行状態での回転速度またはトルク値を記録する。電動ブースト自転車の走行状態が登坂運転状態であれば、モータの正回転を駆動し、ブースト動力を形成し、これによりペダルが水平走行状態での回転速度またはトルク値に達する。すなわち、車両が登坂走行状態である場合、乗用者がペダルを踏むことで出力したトルク値および車両の走行速度が水平走行時のトルク値と一致する。電動ブースト自転車の運転状態が下り坂走行状態である場合、車両の慣性によってモータを逆方向駆動して回転させて電気を発生させ、移動電源に充電する。 For example, “Control Method and System for Electric Boost Bicycle” disclosed in Chinese Patent Document, Disclosure No. CN106828758A, According to the method, the moving speed of the electric boost bicycle is sensed using a speed sensor, and the electric bicycle is used using a level gauge. If the riding speed of the electric bicycle is greater than zero when the electric bicycle is used, and the electric boost bicycle is in a horizontal state, the electric bicycle is simply driven by the torque applied by the human to the pedal. Drive and record the rotational speed or torque value of the vehicle in the horizontal running state. If the traveling state of the electric boost bicycle is an uphill driving state, the motor rotates forward to form boost power, whereby the pedal reaches the rotational speed or torque value in the horizontal traveling state. That is, when the vehicle is in an uphill running state, the torque value output when the passenger steps on the pedal and the running speed of the vehicle coincide with the torque value during horizontal running. When the driving state of the electric boost bicycle is a downhill running state, the motor is driven in the reverse direction by the inertia of the vehicle to rotate to generate electricity, and the mobile power source is charged.
このような電動ブースト自転車は実際の走行状態に応じて自動的に車両の走行形態を制御することができるが、依然として以下のような欠点を有する。まず、車両が水平走行状態では電動ブースティングを実現することができず、ブースティング効果が顕著ではない。次に、このようなブースト自転車は電動ブースティングするとき制御するのは電動機の出力トルクの大きさではなく、車両の走行速度であり、それは制御モードの簡素化に寄与するが、電動ブースト時出力トルクが大きすぎる問題を引き起こしやすく、特に、勾配が大きく、または車両の負荷が大きい場合は、バッテリとハブモータの過負荷運転が発生し、バッテリの耐用年数に重大な影響を与える。 Such an electric boost bicycle can automatically control the traveling mode of the vehicle according to the actual traveling state, but still has the following drawbacks. First, when the vehicle is running horizontally, electric boosting cannot be realized, and the boosting effect is not remarkable. Next, when boosting such an electric booster, it is not the magnitude of the output torque of the electric motor that is controlled, but the vehicle's running speed, which contributes to the simplification of the control mode. The torque is likely to cause a problem that is too large, and particularly when the gradient is large or the vehicle load is high, overload operation of the battery and the hub motor occurs, which seriously affects the service life of the battery.
この目的のために、人々はブースト自転車の伝動チェーンの張り付け側にチェーンの張力を検出可能なセンサを取付け、電力チェーンの張力側はセンサに屈曲され、人力で乗用する時、伝動チェーンが張り付けられ、センサが伝動チェーンの張力を感知して一つの電気信号を出力することができる。また上り坂または急速走行が必要な場合は、人力で乗用ときの出力トルクが大きければ大きいほど、駆動チェーンの張力が大きく、対応的にセンサから出力された電気信号が大きい。このように、ハブモータの動作を制御する制御器は即ちセンサによって出力された電気信号に応じてハブモータの出力トルクを制御することができ、人力乗用の出力トルクをハブモータの出力トルクに合わせ、人力ベースの電動補助効果を実際に実現することができる。 For this purpose, people install a sensor that can detect the tension of the chain on the tensioning side of the boost bicycle transmission chain, the tension side of the power chain is bent to the sensor, and the transmission chain is affixed when riding by human power. The sensor senses the tension of the transmission chain and can output one electrical signal. When uphill or rapid running is required, the greater the output torque when riding with human power, the greater the tension of the drive chain, and the corresponding electrical signal output from the sensor. Thus, the controller for controlling the operation of the hub motor can control the output torque of the hub motor in accordance with the electric signal output by the sensor, and adjust the output torque for riding on human power to the output torque of the hub motor. The electric assist effect of can be actually realized.
しかしながら、このようなセンサは以下の欠点を有する。センサが実際に感知したのは伝動チェーンが屈曲箇所での直線に回復する作用力であるので、すなわち、センサが感知したのは伝動チェーンの張力ではなく、したがって、最終的に乗用者の出力トルクとセンサが出力する電気信号との間には直線的な関係はない。したがって、インホイールモータの動作を制御する制御器は受信したセンサの電気信号をまず複雑な演算を行う必要があり、続いてハブモータを制御して人力乗車の出力トルクに合わせるトルクを出力させることができ、このようにして制御が複雑になるだけでなく、伝動ブーストの出力トルクと人力乗用の出力トルクが合わせることを実現するために不利である。 However, such a sensor has the following disadvantages. The sensor actually senses the force that the transmission chain recovers to a straight line at the bend, that is, the sensor senses not the tension of the transmission chain, and therefore ultimately the output torque of the passenger There is no linear relationship between the sensor and the electrical signal output by the sensor. Therefore, the controller that controls the operation of the in-wheel motor must first perform a complicated calculation on the received electrical signal of the sensor, and then control the hub motor to output a torque that matches the output torque of the manpower ride. In this way, not only is the control complicated, but it is disadvantageous to realize that the output torque of the transmission boost and the output torque for riding on manpower are matched.
本考案の目的は従来の電動ブースト自転車が人力乗用の出力トルクの大きさに応じて電動ブーストの出力トルクを正確に制御することが困難であるという問題を解決し、トルクを検出可能なブースト自転車用チェーンホイールを提供することであり、人力乗用時のトルクを正確に検出することができ、伝動ブーストの出力トルクを人力乗用の出力トルクに合わせ、乗用者が自分の主観意志に従って車両の走行速度を容易に制御することを確保し、走行時の急激な速度変化を回避する。 The purpose of the present invention is to solve the problem that it is difficult for the conventional electric boost bicycle to accurately control the output torque of the electric boost according to the magnitude of the output torque for human power riding, and the boost bicycle capable of detecting the torque It is possible to accurately detect the torque when riding by manpower, match the output torque of transmission boost with the output torque of manpower riding, and the rider will run the vehicle according to his subjective will Ensures easy control and avoids sudden speed changes during travel.
上記目的を達成するために、本考案は以下の技術的解決手段を採用する。トルク検出可能なブースト自転車用チェーンホイールアセンブリであって、駆動チェーンと噛合可能な駆動ギアのリングギアと、ペダルを装着可能なクランクアセンブリとを備え、前記クランクアセンブリはクランクを含み、クランクの一端は連結端であり、他端は取付端であり、クランクの連結端にはペダルに連結可能な連結孔が設けられ、クランクの取付端には自転車の中心軸に連結可能な取付孔が設けられ、クランクの取付端にはさらに一体構成の複数のスポークが設けられ、前記スポークの外端とリングギアの内側が着脱可能に連結され、前記スポーク内側にスポークの変形を感知可能な変形センサが設けられ、人力で乗用する時に、前記スポークが変形し、このとき変形センサは即ちスポークの変形量に対応する電気信号を出力することができる。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical solutions. A boost bicycle chainwheel assembly capable of detecting torque, comprising: a ring gear of a drive gear meshable with a drive chain; and a crank assembly capable of mounting a pedal, wherein the crank assembly includes a crank, and one end of the crank is It is a connecting end, the other end is an attachment end, a connection hole that can be connected to a pedal is provided at the connection end of the crank, and an attachment hole that can be connected to the central axis of the bicycle is provided at the attachment end of the crank. The crank mounting end is further provided with a plurality of integral spokes, the outer end of the spoke and the inner side of the ring gear are detachably connected, and a deformation sensor capable of sensing the deformation of the spoke is provided inside the spoke. The spoke is deformed when riding by human power, and at this time, the deformation sensor outputs an electric signal corresponding to the amount of deformation of the spoke. It is possible.
まず、本考案ではスポークの内側に抵抗センサチップなどのスポークの変形を感知可能なセンサを設けることで、このようにして、人力で乗用する時に、乗用者がクランク接続端に設けられたペダルを踏み、クランプを中心軸周りに正方向に回転させ、スポークの内側端部に前進力を形成する。これに対応して、リングギアと噛合する伝動チェーンがリングギアに対して後方向の抵抗力を形成し、この時点でスポークの内外端の作用力がスポークに一つのトルクを形成し、スポークを屈曲させ、スポークの内側に取り付けられた変形センサは電気信号を生成し、ブースト自転車の制御器は即ち上記電気信号に応じてハブモータの出力トルクを対応的に制御して、電動補助駆動を実現することができる。理解されるものとして、スポークが受けるトルクは乗用者がペダルに与えた作用力に正比例するので、対応的に、変形センサによって生成される電気信号はスポークの変形に正比例するので、したがって、乗用者が乗用するとき出力されたトルクは変形センサに生成された電気信号に正比例する。このように、上り坂や乗用者が加速したいときには、乗用者がクランクにかかるトルクがそれに応じて大きくなり、このときに変形センサが出力する電気信号も同期増加に正比例して増加し、続いて制御器はハブモータを制御して同じ比率で出力するトルクを増加し、電動ブーストの出力トルクを人力の出力トルクに合わせるようにし、これで省力の目的を達成し、さらに乗用者が走行速度を容易に正確に制御することを確保し、急激な速度変化を回避する。 First, in the present invention, by providing a sensor capable of detecting the deformation of the spoke, such as a resistance sensor chip, on the inside of the spoke, in this way, when riding by human power, the rider puts on the pedal provided at the crank connection end. Stepping on and rotating the clamp in the positive direction around the central axis creates a forward force at the inner end of the spoke. Correspondingly, the transmission chain meshing with the ring gear forms a backward resistance force against the ring gear, and at this point, the acting force at the inner and outer ends of the spoke forms a single torque on the spoke. A deformation sensor that is bent and attached to the inside of the spoke generates an electric signal, and the controller of the boost bicycle correspondingly controls the output torque of the hub motor according to the electric signal to realize the electric auxiliary drive. be able to. As will be appreciated, since the torque experienced by the spoke is directly proportional to the applied force applied by the passenger to the pedal, the electrical signal generated by the deformation sensor is correspondingly proportional to the deformation of the spoke, and thus the passenger. The torque output when riding is directly proportional to the electrical signal generated by the deformation sensor. Thus, when an uphill or passenger wants to accelerate, the torque applied to the crank by the passenger increases accordingly, and the electrical signal output by the deformation sensor at this time also increases in direct proportion to the synchronous increase, The controller controls the hub motor to increase the output torque at the same ratio, so that the output torque of the electric boost is matched to the output torque of human power, thereby achieving the labor-saving purpose, and the passenger can easily travel Ensure accurate control and avoid sudden speed changes.
次に、従来の自転車のチェーンホイールは通常に周縁部が伝動チェーンに噛合するリングギアと、中心が中心軸にスリーブ接続されたハブと、リングギアとハブとの間に接続されたウェブで一体構成されてなり、クランクは中心軸の端部に接続されている。クランクが中心軸の回転を駆動すると、チェーンホイールの回転を駆動することができ、さらに伝動チェーンを介して後輪の回転を駆動する。乗用者は右脚で右側のペダルを踏みと、まず右側のクランクを前方に回転させ、次に中心軸を回転させて、中心軸を介してチェーンホイールを回転させる。すなわち、クランクはチェーンホイールの回転を直接駆動したわけでなく、クランクとチェーンホイールはそれぞれ四角穴またはスプライン等を介して中心軸に接続されているので、自転車が一定期間使用されると、クランクと中心軸との間、およびチェーンホイールと中心軸の間には応力による塑性変形または摩耗が生じ、それによりクランクと中心軸との間、およびチェーンホイールと中心軸との間には一つの配合隙間が形成されて所定のルーズになり、乗用性能に影響を与える。本考案のクランクとスポークは一体構造を採用しており、それは鋳造成形などの従来のプロセスで迅速に形成することができ、リングギアとスポークは取り外し可能な接続で接続されている。このように、ねじなどの連結方式でリングギアとスポークとを連結する場合には、リングギアとクランクを有するスポークとを一体構造に連結した後、クランクの取付孔を中心軸に係合し、即ちチェーンホイールの取付を容易に実現することができる。このほかに、一体構造のスポークとクランクは長期間使用した後にチェーンホイールとクランクの間に回転方向においてルーズが生じることを回避でき、ネジで連結されたスポークとリングギアとの間は長時間使用した後に依然としてルーズが生じせず、自転車の通常使用を確保することができる。 Next, conventional bicycle chainwheels are usually integrated with a ring gear whose peripheral edge meshes with the transmission chain, a hub whose center is sleeve-connected to the central axis, and a web connected between the ring gear and the hub. The crank is connected to the end of the central shaft. When the crank drives the rotation of the central shaft, the rotation of the chain wheel can be driven, and further, the rotation of the rear wheel is driven via the transmission chain. The passenger steps on the right pedal with his right leg, first rotates the right crank forward, then rotates the central axis, and rotates the chain wheel via the central axis. In other words, the crank does not directly drive the rotation of the chain wheel, and the crank and the chain wheel are connected to the central axis via square holes or splines, respectively. There is plastic deformation or wear due to stress between the center axis and between the chain wheel and the center axis, so that there is one compound gap between the crank and the center axis and between the chain wheel and the center axis Is formed and becomes a predetermined looseness, which affects riding performance. The crank and spokes of the present invention adopt a one-piece structure, which can be quickly formed by a conventional process such as casting, and the ring gear and the spoke are connected with a removable connection. As described above, when the ring gear and the spoke are connected by a connection method such as a screw, after the ring gear and the spoke having the crank are connected to each other, the crank mounting hole is engaged with the central axis, That is, the chain wheel can be easily mounted. In addition to this, the spokes and cranks with a single structure can prevent looseness in the rotational direction between the chain wheel and the crank after long-term use, and the spokes and ring gears connected by screws can be used for a long time. After that, no looseness occurs and normal use of the bicycle can be secured.
好ましくは、前記スポークの内側に収容溝が設けられ、変形センサはスポークの内側の収容溝内に接着された抵抗ひずみゲージであり、スポークのねじり変形を容易に感知するためであり、そして取付が簡単で、低コストである。 Preferably, a receiving groove is provided on the inside of the spoke, the deformation sensor is a resistance strain gauge adhered in the receiving groove on the inside of the spoke, for easily detecting the torsional deformation of the spoke, and the mounting is Easy and low cost.
好ましくは、スポークの内側に制御信号を無線で出力可能な無線信号送信モジュールが設けられ、前記変形センサの出力端が無線信号送信モジュールに電気的に接続され、人力で乗用する時、変形センサは無線信号送信モジュールに対してスポークの変形量に対応する電気信号を出力し、無線信号送信モジュールは対応する制御信号を無線で送信する。 Preferably, a wireless signal transmission module capable of wirelessly outputting a control signal is provided inside the spoke, and when the output end of the deformation sensor is electrically connected to the wireless signal transmission module and is used by human power, the deformation sensor is An electrical signal corresponding to the amount of spoke deformation is output to the wireless signal transmission module, and the wireless signal transmission module transmits a corresponding control signal wirelessly.
従来技術では、電気信号を無線で送信することは非常に成熟していた。チェーンホイールは自転車が乗用される時に自転車とともに回転するので、したがって、本考案ではスポークの内側面に制御信号を無線で出力可能な無線信号送信モジュールを設置することで、変形センサの出力信号を非接触方法で自転車の制御器に伝送し、有線伝送に存在する取付が複雑で、ケーブル切断に起因する故障などの問題を回避し、自転車の乗用性能を向上する。 In the prior art, transmitting electrical signals wirelessly was very mature. The chain wheel rotates with the bicycle when the bicycle is used. Therefore, in the present invention, by installing a wireless signal transmission module capable of outputting a control signal wirelessly on the inner surface of the spoke, the output signal of the deformation sensor is not The transmission is transmitted to the bicycle controller by the contact method, and the installation existing in the wired transmission is complicated, avoiding problems such as failure caused by the cable cut, and improving the riding performance of the bicycle.
好ましくは、クランクの取付端にスリップリングコレクタが設けられ、変形センサの出力端がスリップリングコレクタを介して自転車の制御器に電気的に接続され、変形センサの入力端がスリップリングコレクタを介して自転車のバッテリに電気的に接続されている。 Preferably, a slip ring collector is provided at the mounting end of the crank, the output end of the deformation sensor is electrically connected to the bicycle controller via the slip ring collector, and the input end of the deformation sensor is connected via the slip ring collector. It is electrically connected to the bicycle battery.
回転装置がスリップリングコレクタを介して電気的に接続されているのは、有線接続の確実性を確保することができるだけでなく、接続ワイヤがねじることを回避する。 The electrical connection of the rotating device via the slip ring collector not only ensures the reliability of the wired connection, but also prevents the connecting wire from twisting.
好ましくは、前記スポークの数が３〜１６の間であり、スポークが円周方向に均一に分布され、前記リングギアの内側にスポークに対応するラップ部が一体的に設けられ、前記スポークの外端とリングギアの対応ラップ部とがねじによって連結されている。 Preferably, the number of the spokes is between 3 and 16, and the spokes are uniformly distributed in the circumferential direction, and a wrap portion corresponding to the spoke is integrally provided inside the ring gear, and the outside of the spokes. The end and the corresponding lap portion of the ring gear are connected by a screw.
ネジ接続方式は着脱しやすく、さらに必要に応じて同一のクランクでさまざまな仕様のリングギアを変換することができ、生産、組立などを簡素化するのに役立つ。 The screw connection method is easy to attach and detach, and can change ring gears of various specifications with the same crank if necessary, which helps to simplify production and assembly.
好ましくは、前記ラップ部は前記スポークの正回転方向の前側においてスポークに当接するストッパを備え、ストッパがスポークから離れた一側にラップ部と一体的に接続された補強リブが設けられている。 Preferably, the wrap portion includes a stopper that comes into contact with the spoke on the front side in the forward rotation direction of the spoke, and a reinforcing rib that is integrally connected to the wrap portion is provided on one side away from the spoke.
リングギアにはスポークに当接するストッパが設けられるので、これにより、クランクからリングギアにトルクを伝達する際に連結スポークとリングギアのネジに作用する過大なせん断力を回避することができ、スポークとリングギアが連結された後のトルク伝達能力を向上するだけでなく、またネジの損傷を回避することができる。 Since the ring gear is provided with a stopper that abuts against the spoke, it is possible to avoid excessive shear force acting on the connecting spoke and ring gear screw when transmitting torque from the crank to the ring gear. In addition to improving the torque transmission ability after the ring gear is connected, damage to the screw can be avoided.
好ましくは、前記ストッパのスポークに当接する一側に口部が大きい、内部が小さいくさび形溝が設けられており、スポークの側縁がくさび形溝に係止されている。 Preferably, a wedge-shaped groove having a large mouth and a small interior is provided on one side of the stopper that abuts against the spoke, and a side edge of the spoke is locked to the wedge-shaped groove.
スポークの側縁がくさび形の溝に係止されているので、したがって、スポークとストッパとの接続寸法に誤差があっても、各スポークの側縁と対応するくさび形の溝とが同時に密着することができず、このとき、クランクにトルクを加えることで、スポークの側部がくさび形の溝を押し開くようにし、これにより全てのスポークの側部を対応するくさび形の溝に密着するようにし、その後スポークとリングギアとの間のねじを締め付ける。このようにして、形状、サイズおよびその他の誤差に起因する各スポークが同じトルクを伝達できないという欠陥を効果的に排除することができ、各スポークに負担されるトルクが均一であることを確保し、さらに変形センサによって出力される電気信号の正確度を向上させる。 Since the side edge of the spoke is locked in the wedge-shaped groove, therefore, even if there is an error in the connection dimension between the spoke and the stopper, the side edge of each spoke and the corresponding wedge-shaped groove are in close contact with each other at the same time. At this time, applying torque to the crank causes the sides of the spoke to push open the wedge-shaped groove, so that all the sides of the spoke are in close contact with the corresponding wedge-shaped groove. And then tighten the screw between the spoke and the ring gear. In this way, the defect that each spoke cannot transmit the same torque due to shape, size and other errors can be effectively eliminated, ensuring that the torque borne by each spoke is uniform. Furthermore, the accuracy of the electrical signal output by the deformation sensor is improved.
好ましくは、前記リングギアのクランクから離れた内側に内側ストッパリングが一体的に備えており、前記内側ストッパリングの外径はリングギアの外径よりも大きい。 Preferably, an inner stopper ring is integrally provided inside the ring gear away from the crank, and the outer diameter of the inner stopper ring is larger than the outer diameter of the ring gear.
内側ストッパリングの外径がリングギアの外径よりも大きいため、したがって、伝動チェーンを取り付ける際に、伝動チェーンを内側ストッパリングに当接するだけで、伝動チェーンを正確に位置決めしてリングギアに噛合させることができ、そして長期使用した後に伝動チェーンがリングギアの内側に滑落することを回避することができる。換言すれば、伝動チェーンはチェーンの外側のみに滑落するので、滑落した後のメンテナンスが容易である。 The outer diameter of the inner stopper ring is larger than the outer diameter of the ring gear.Therefore, when installing the transmission chain, the transmission chain can be accurately positioned and meshed with the ring gear simply by contacting the transmission chain with the inner stopper ring. And it can be avoided that the transmission chain slides inside the ring gear after long-term use. In other words, since the transmission chain slides only on the outside of the chain, maintenance after sliding is easy.
したがって、本考案は以下のような有益な効果を有する。人力乗用時の出力トルクを正確に検出することができ、電動ブーストの出力トルクを人力の出力トルクに合わせ、乗用者が自らの主観的意志に従って車両の走行速度を容易に制御するようにし、乗用時の急激な速度変化を回避する。 Therefore, the present invention has the following beneficial effects. The output torque when riding a manpower can be accurately detected, the output torque of the electric boost is matched to the output torque of the manpower, and the passenger can easily control the vehicle running speed according to their subjective will Avoid sudden speed changes over time.
以下に図面と具体的な実施形態と関連付けて本考案をさらに説明する。
図１及び図２に示すように、トルクを検出可能なブースト自転車用チェーンホイールであって、リング状のリングギア１とクランクアセンブリ２とを備え、該リングギアは外側縁部において自転車の伝動チェーン３に噛合する伝動歯を有し、クランクアセンブリは自転車の中心軸４の半径方向に沿って延びるクランク２１を含み、クランクの中心軸から離れた外端は接続端であり、中心軸に近い内端は取付端であり、クランクの接続端には自転車のペダルに接続可能な接続穴が設置されており、クランクの取付端には自転車の中心軸に接続可能な取付穴が設置されている。好ましくは、接続穴はネジ穴であり、ペダルをクランクに迅速に螺着することを容易にする。取付穴は四角穴が好ましく、当然のことながら、中心軸の端部には対応する四角形の連結ヘッドが設けられ、クランクの取付穴を中心軸の接続ヘッドに螺着させるようにし、そして中心軸とクランクとの間でトルクを伝達することができる。当然のことながら、四角形の取付穴の外側端部にカウンターボアを設置し、且つカウンターボア内に雌ねじを設置してもよい。対応的に、中心軸の正方形の連結ヘッド端部にネジカウンターボアを設置してもよい。このようにして、クランクの取付穴が中心軸の連結ヘッドに係合された時、連結ヘッドのネジ孔内に締め付けられた固着ネジを介してクランクと中心軸を確実に接続し、その次にカウンターボアにおいて雌ねじで装飾カバーを接続する。
The present invention will be further described below with reference to the drawings and specific embodiments.
As shown in FIGS. 1 and 2, a boost bicycle chain wheel capable of detecting torque, comprising a ring-shaped ring gear 1 and a crank assembly 2, the ring gear having a bicycle transmission chain at its outer edge. The crank assembly includes a crank 21 extending along the radial direction of the central axis 4 of the bicycle, the outer end away from the central axis of the crank being a connecting end, The end is an attachment end, and a connection hole that can be connected to a pedal of the bicycle is provided at the connection end of the crank, and an attachment hole that can be connected to the central axis of the bicycle is provided at the attachment end of the crank. Preferably, the connection hole is a screw hole, facilitating quick screwing of the pedal to the crank. The mounting hole is preferably a square hole, and of course, a corresponding rectangular connecting head is provided at the end of the central shaft so that the mounting hole of the crank is screwed to the connecting head of the central shaft, and the central shaft Torque can be transmitted between the motor and the crank. As a matter of course, a counter bore may be installed at the outer end of the rectangular mounting hole, and a female screw may be installed in the counter bore. Correspondingly, a screw counterbore may be installed at the end of the square connecting head of the central axis. In this way, when the mounting hole of the crank is engaged with the connecting head of the central shaft, the crank and the central shaft are securely connected via the fixing screw tightened in the screw hole of the connecting head, and then At the counterbore, connect the decorative cover with an internal thread.
さらに、クランクの取付端に３〜１６本の一体的なスポーク２２を装着する必要があり、スポークの数は好ましくは４〜６の間であり、スポークは半径方向に沿って伸びており、かつ円周方向において均一に分布され、スポークの外端部にはネジ貫通孔が設置されている。対応的に、スポークの内側にスポークの数に対応するラップ部１１が一体的に設けられ、ラップ部には同様にネジ貫通孔が設置され、これによりスポークの外側とリングギアの対応ラップ部とネジを介して分解可能な接続を形成し、必要に応じて同一のクランクで様々な仕様のリングギアを変換するためであり、生産、組立などを簡素化するのに役立つ。 Furthermore, it is necessary to mount 3 to 16 integral spokes 22 at the mounting end of the crank, the number of spokes is preferably between 4 and 6, the spokes extend along the radial direction, and It is distributed uniformly in the circumferential direction, and screw through holes are provided at the outer ends of the spokes. Correspondingly, a wrap portion 11 corresponding to the number of spokes is integrally provided inside the spoke, and a screw through hole is similarly installed in the wrap portion, so that the outer side of the spoke and the corresponding wrap portion of the ring gear This is to form a dismountable connection via a screw, and to convert ring gears of various specifications with the same crank as needed, which helps simplify production, assembly, and the like.
長期乗用した後に伝動チェーンがリングギア内部に滑落する状況を回避するために、リングギアがクランクに離れた内側に内側ストッパリング１２を一体的に設置してもよく、そして内側ストッパリングの外径がリングギアの外径よりも大きい。伝動チェーンを取り付ける時、伝動チェーンを内側ストッパリングに接着するだけで、伝動チェーンを正解に位置づけてリングギアに噛合することができ、そして伝動チェーンがリングギアの内側のみに滑落するので、これにより滑落後のメンテナンスを容易にする。 In order to avoid the situation where the transmission chain slides into the ring gear after riding for a long time, the inner stopper ring 12 may be integrally installed inside the ring gear away from the crank, and the outer diameter of the inner stopper ring Is larger than the outer diameter of the ring gear. When installing the transmission chain, just glue the transmission chain to the inner stopper ring, and the transmission chain can be positioned correctly and meshed with the ring gear, and the transmission chain slides only inside the ring gear, Easy maintenance after sliding down.
また、スポークの内側に収容溝２２１を設置し、かつスポーク内側の収容溝においてスポーク変形を感知可能な抵抗ひずみゲージなどの変形センサ２３を接着してもよく、スポークのねじり変形を容易に検出するためである。このようにして、人力で乗用する時、乗用者の右脚が右側に設置されたクランク連結端のペダルを踏むと、クランクを中心軸の周りに前方に回転させ、それによりスポークの内端に前進力を形成する。対応的に、リングギアに噛合する伝動チェーンはリングギアに対する後方向の抵抗力を形成し、これによりスポークの外側に後方向の作用力を形成し、このときスポークの内外側の作用力がスポークに対してトルクを形成し、スポークをねじ変形させ、スポークの内側部に設置された変形センサは即ち一つの電気信号を生成し、ブースト自転車の制御器は即ち上記電気信号に応じてハブモータの出力トルクを制御して、電動補助駆動を実現することができる。当然のことながら、乗用者の左脚が中心軸の左端に設置されたペダルを踏むと、左側のペダルが中心軸を率いて正方向に回転させ、さらに右端のクランク、スポークを駆動してリングギアを回転させ、この場合スポークの内側に設置された変形センサは同様に一つの電気信号を生成することができる。 In addition, a housing groove 221 may be installed inside the spoke, and a deformation sensor 23 such as a resistance strain gauge capable of sensing the spoke deformation may be adhered to the housing groove inside the spoke, and the torsional deformation of the spoke can be easily detected. Because. In this way, when riding with human power, if the rider's right leg depresses the pedal at the crank connecting end installed on the right side, the crank is rotated forward around the central axis, and thereby the inner end of the spoke. Build forward force. Correspondingly, the transmission chain meshing with the ring gear forms a backward resistance force against the ring gear, thereby creating a backward acting force on the outside of the spoke. At this time, the acting force on the inside and outside of the spoke is spoke. Torque is generated, the spoke is screw-deformed, and the deformation sensor installed on the inner side of the spoke generates an electric signal, that is, the controller of the boost bicycle ie outputs the hub motor in response to the electric signal. The electric assist drive can be realized by controlling the torque. Naturally, when the passenger's left leg steps on the pedal installed at the left end of the central axis, the left pedal leads the central axis and rotates in the forward direction, and further drives the right end crank and spoke to ring. By rotating the gear, in this case the deformation sensor installed inside the spoke can similarly generate one electrical signal.
理解されるものとして、スポークが受けるトルクは乗用者がペダルに与えた作用力に正比例するので、対応的に、変形センサによって生成される電気信号はスポークの変形に正比例するので、したがって、乗用者が乗用するとき出力されたトルクは変形センサに生成された電気信号に正比例する。このように、上り坂や乗用者が加速したいときには、乗用者がクランクにかかるトルクがそれに応じて大きくなり、このときに変形センサが出力する電気信号も同期増加に正比例して増加し、続いて制御器はハブモータを制御して同じ比率で出力するトルクを増加し、電動ブーストの出力トルクを人力の出力トルクに合わせるようにし、これで省力の目的を達成し、さらに乗用者が走行速度を容易に正確に制御することを確保し、急激な速度変化を回避する。 As will be appreciated, since the torque experienced by the spoke is directly proportional to the applied force applied by the passenger to the pedal, the electrical signal generated by the deformation sensor is correspondingly proportional to the deformation of the spoke, and thus the passenger. The torque output when riding is directly proportional to the electrical signal generated by the deformation sensor. Thus, when an uphill or passenger wants to accelerate, the torque applied to the crank by the passenger increases accordingly, and the electrical signal output by the deformation sensor at this time also increases in direct proportion to the synchronous increase, The controller controls the hub motor to increase the output torque at the same ratio, so that the output torque of the electric boost is matched to the output torque of human power, thereby achieving the labor-saving purpose, and the passenger can easily travel Ensure accurate control and avoid sudden speed changes.
取付を容易にするために、またスポークの内側面に保護カバー２４を設置し、保護カバー内に制御信号を無線で出力可能な無線信号送信モジュール２５を設置してもよく、変形センサの出力端は無線信号送信モジュールに電気的に接続さている。このようにして、人力で乗用する時に、変形センサは無線信号送信モジュールに対してスポークの変形量に対応する電気信号を出力し、無線信号送信モジュールは対応の制御信号を無線で送信し、これにより変形センサの出力信号を非接触方法で自転車の制御器に伝送し、有線伝送に存在する取付が複雑で、ケーブル切断に起因する故障などの問題を回避し、自転車の乗用性能を向上する。 In order to facilitate installation, a protective cover 24 may be installed on the inner surface of the spoke, and a wireless signal transmission module 25 capable of outputting a control signal wirelessly may be installed in the protective cover. Is electrically connected to the wireless signal transmission module. In this way, when riding with human power, the deformation sensor outputs an electrical signal corresponding to the amount of spoke deformation to the wireless signal transmission module, and the wireless signal transmission module transmits a corresponding control signal wirelessly. Thus, the output signal of the deformation sensor is transmitted to the bicycle controller in a non-contact manner, the installation existing in the wired transmission is complicated, the problem such as failure caused by the cable cut is avoided, and the riding performance of the bicycle is improved.
当然のことながら、クランクの取付端にスリップリングコレクタを設置してもよく、変形センサの出力端はスリップリングコレクタを介して自転車の制御器に電気的に接続され、変形センサの入力端はスリップリングコレクタを介して自転車のバッテリに電気的に接続されている。このようにして、バッテリは変形センサに電力を供給し、変形センサからの出力信号はブースト自転車の制御器に送信される。説明しておきたいことは、非接触方法で変形センサの出力信号を出力するとき、保護カバー内に充電式リチウムバッテリをセットして、変形センサに電力を供給することができる。あるいは、スリップリングコレクタを介して変形センサとバッテリを接続することができ、バッテリを持って変形センサに電力を供給するためである。 Of course, a slip ring collector may be installed at the mounting end of the crank, the output end of the deformation sensor is electrically connected to the bicycle controller via the slip ring collector, and the input end of the deformation sensor slips. It is electrically connected to the bicycle battery via a ring collector. In this way, the battery supplies power to the deformation sensor, and the output signal from the deformation sensor is transmitted to the controller of the boost bicycle. What should be explained is that when the output signal of the deformation sensor is output in a non-contact manner, a rechargeable lithium battery can be set in the protective cover to supply power to the deformation sensor. Alternatively, the deformation sensor and the battery can be connected via a slip ring collector, and power is supplied to the deformation sensor with the battery.
また、図３に示すように、さらにラップ部にスポークの正方向回転方向の前側にストッパ１１２を設置してもよい。リングギアがスポークに取り付けられると、スポークはストッパに当接する。したがって、リングギアはストッパを介してリングギアにトルクを伝達することができ、すなわち、スポークとリングギアを接続したねじはせん断力を受けず、スポークとリングギアが接続された後にトルクを伝達する能力を向上するだけでなく、ねじの損傷を回避することができる。当然のことながら、ストッパのスポークから離れた一側においてラップ部と一体的に接続された補強リブ１１１を設けてもよい。 Moreover, as shown in FIG. 3, you may install the stopper 112 in the front side of the positive direction rotation direction of a spoke further in a lap | wrap part. When the ring gear is attached to the spoke, the spoke contacts the stopper. Therefore, the ring gear can transmit torque to the ring gear through the stopper, that is, the screw connecting the spoke and the ring gear is not subjected to shearing force, and transmits torque after the spoke and the ring gear are connected. Not only can the capacity be improved, but also screw damage can be avoided. As a matter of course, a reinforcing rib 111 that is integrally connected to the wrap portion may be provided on one side of the stopper away from the spoke.
最後に、前記ストッパのスポークに当接する一側において口部が大きい内部が小さいくさび形溝１１３を設けてもよく、スポークの側縁がくさび形スロットに係止されている。このように、スポークとストッパとの接続寸法に誤差があった場合、各スポークの側縁と対応するくさび形の溝とが同時に密着することができず、このとき、まずクランクにトルクを加えることで、一部のスポークの側部がくさび形の溝に密着したスポークはくさび溝を押し開くようにし、これによりクランクをリングギアに対してわずかな角度を回転し、全てのスポークの側部が対応するくさび形の溝に密着するまで、その後スポークとリングギアとの間のねじを締め付ける。このようにして、形状、サイズおよびその他の誤差に起因する各スポークが同じトルクを伝達できないという欠陥を効果的に排除することができ、各スポークに負担されるトルクが均一であることを確保し、さらに変形センサによって出力される電気信号の正確度を向上させる。理解されるものとして、ねじとスポークおよびラップ部のねじ貫通孔の間に所定の隙間を予約する必要があり、クランクをリングギアに対してわずかな角度を回転させる。 Lastly, a wedge-shaped groove 113 having a large mouth portion may be provided on one side of the stopper that contacts the spoke, and the side edge of the spoke is locked in the wedge-shaped slot. Thus, if there is an error in the connection dimensions between the spokes and the stopper, the side edges of the spokes and the corresponding wedge-shaped grooves cannot be brought into close contact with each other at the same time. The spokes with the side of some spokes in close contact with the wedge-shaped groove will push the wedge groove open, which will cause the crank to rotate at a slight angle with respect to the ring gear and the side of all spokes will Tighten the screw between the spoke and ring gear until it fits into the corresponding wedge-shaped groove. In this way, the defect that each spoke cannot transmit the same torque due to shape, size and other errors can be effectively eliminated, ensuring that the torque borne by each spoke is uniform. Furthermore, the accuracy of the electrical signal output by the deformation sensor is improved. As will be appreciated, a predetermined clearance must be reserved between the screw and spoke and the screw through hole in the lap, causing the crank to rotate a small angle relative to the ring gear.
１ リングギア、１１ ラップ部、１１１ 補強リブ、１１２ ストッパ、１１３ くさび形溝、１２ 内側ストッパリング、２ クランクアセンブリ、２１ クランク、２２ スポーク、２２１ 収容溝、２３ 変形センサ、２４ 保護カバー、２５ 無線信号送信モジュール、３ 伝動チェーン、４ 中心軸。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ring gear, 11 Lapping part, 111 Reinforcement rib, 112 Stopper, 113 Wedge groove, 12 Inner stopper ring, 2 Crank assembly, 21 Crank, 22 Spoke, 221 Housing groove, 23 Deformation sensor, 24 Protective cover, 25 Radio signal Transmitter module, 3 transmission chain, 4 central axis.
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